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EL6249C及其在MEMS动态测试中的运用
摘要：EL6249C是美国Elantec半导体公司推出的四通道激光二极管电流放大器。文中根据频闪成像原理，利用EL6249C设计了一套频闪驱动电路，该驱动电路可驱动高亮LEC，以产生MEMS动态测试中所需的频闪光，为后续MEMS器件的动态特性提取和分析做准备。关键词：MEMS EL6249C 动态测试 频闪
１ 引言
微电子机械系统（ＭＥＭＳ）是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的新兴学科。由于它与传统机械系统相比，具有可大批量生产、成本低、功耗小、集成化等一系列显著的优点，近十年来得到了迅速的发展。随着ＭＥＭＳ从研究阶段逐渐步入产业化阶段，其对测试系统的需求也越来越迫切。特别是对动态特性的测试技术，这是因为ＭＥＭＳ的动态特性决定了ＭＥＭＳ器件的基本性能；而且ＭＥＭＳ微结构三维微运动情况、材料属性及机械力学参数、ＭＥＭＳ可靠性与器件失效模式、失效机理等关键问题均可通过ＭＥＭＳ动态测试技术加以解决；同时，通过动态测试技术，还可以研究一系列相关的基础理论问题。因此，ＭＥＭＳ动态测试技术近年来得到了国内外许多ＭＥＭＳ研究机构的高度重视。
由于许多ＭＥＭＳ器件的运动频率都比较高，一般在５０～５００ｋＨｚ左右，甚至更高。在这种情况下，如果用摄像机在连续光照下采集高速运动的ＭＥＭＳ器件的运动图像，由于ＣＣＤ的曝光时间一般需要３０ｍｓ，因此，最终得到的图像是模糊的。这样不能正确反映ＭＥＭＳ器件在某一个位置的运动情况。为了能够采集到高速运动的ＭＥＭＳ器件的清晰运动图像，笔者引用了频闪成像技术，同时利用这个技术捕获到了ＭＥＭＳ器件运动时瞬间的清晰图像。在通过频闪成像技术得到一系列不同时刻不同相位的ＭＥＭＳ器件运动的清晰图像后，笔者采用机器微视觉技术（如块匹配或光流法）来对它们进行分析处理，从而得到ＭＥＭＳ器件的运动特性。频闪成像技术的关键问题之一是如何产生频闪成像所需的频闪光。选用ＥＬ６２４９Ｃ驱动高亮ＬＥＤ产生所需的频闪光后，就可以利用频闪照明原理来采集高速运动的ＭＥＭＳ器件的清晰图像，从而为后续ＭＥＭＳ器件动态特性的提取和分析做充分地准备。下面具体介绍频闪成像的原理、ＥＬ６２４９Ｃ的基本功能及其在ＭＥＭＳ动态测试中的具体运用。
２ 频闪成像原理
运动ＭＥＭＳ器件的运动频率都相当高，一般在５０～５００ｋＨｚ左右。为了利用机器微视觉技术对高速运动的ＭＥＭＳ器件的运动状态进行描述，可引入频闪成像技术。频闪成像技术来自频闪效应原理。所谓频闪效应，就是物体在人的视野中消失后能留一定时间的视觉印象，即视后效。视后效的持续时间，在物体一般光度条件下约在１／５～１／２０ｓ的范围内。如果来自被观察物体的视觉刺激信号是一个跟一个的信号，每两次间隔都少于１／２０ｓ，则视觉来不及消失，从而给人以连贯的假象。此时，如果用一闪一闪的光来照明周期运动的ＭＥＭＳ器件，则在ＭＥＭＳ器件的运动频率与闪光频率相等时，就相当于闪光灯“冻结”在某个位置上，这样，通过多次曝光即可得到ＭＥＭＳ器件在此相位的清晰图像。图１所示为频闪成像原理。假设要采集高速运动的ＭＥＭＳ器件零相位时的清晰图像，首先可用函数发生器来产生照明所需的窄脉冲信号，此信号的周期与ＭＥＭＳ器件的驱动信号相同且在零相位保持同步。即每个周期内高电平的位置应与ＭＥＭＳ驱动信号的零相位位置一致。只有这样才能捕捉到ＭＥＭＳ器件零相位时的运动图像。为了使照明的效果进一步优化，照明信号高电平的时间应为１００ｎｓ～１０００ｎｓ。这样，利用这一照明信号并通过频闪驱动电路来驱动
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